Bloqueo de los parásitos del genoma
Investigadores descubren un ingenioso mecanismo por el que Arabidopsis salvaguarda la integridad de su genoma
¿Es posible que un solo producto génico silencie elementos genéticos indeseables? ¿Puede verse un efecto tan fuerte en la regulación de los elementos transponibles (TEs), o parásitos del genoma? En caso afirmativo, ¿cómo puede este producto génico mantener a raya a los transposones por sí solo? Una nueva investigación del grupo de Frédéric Berger en el GMI proporciona respuestas a todas estas preguntas y disecciona un mecanismo de silenciamiento génico que ha permanecido durante mucho tiempo rodeado de misterio.
Parásitos del genoma
Aunque los genes saltadores promueven la variación genómica a escala evolutiva, sus efectos en un organismo individual son enormemente nocivos. Si no se regulan, pueden dar lugar a la inestabilidad del genoma y a diversas enfermedades. En la planta modelo Arabidopsis, se demostró que la pérdida de función de un único producto génico identificado hace 30 años, la Disminución de la Metilación del ADN I (DDM1), da lugar a eventos de transposición extensos e incontrolables. DDM1 es un remodelador de la cromatina que ayuda a mantener el ADN apretado para silenciar los TE, pero el mecanismo subyacente de cómo DDM1 silencia los TE era aún desconocido.
Atrapados antes de saltar
El equipo en torno al jefe de grupo del GMI, Frédéric Berger, con los coautores Akihisa Osakabe y Bhagyshree Jamge, describe el mecanismo de acción molecular de DDM1. Demuestran que DDM1 se dirige a las TEs mediante la unión de H2A.W, una variante de la histona H2A, uno de los bloques de construcción que recubren el ADN para formar la heterocromatina condensada y fuertemente empaquetada. El equipo demuestra que la deposición de H2A.W por parte de DDM1 en las regiones de ADN ricas en TEs no sólo es necesaria, sino también suficiente para remodelar la cromatina y silenciar los TEs. Es importante destacar que el equipo muestra que este mecanismo domina con mucho otros mecanismos conocidos de silenciamiento de TEs en Arabidopsis y que el efecto de DDM1 es específico para los genes saltadores con potencial transposón intacto, es decir, TEs potencialmente móviles. "Los transposones integran el genoma y, por tanto, comparten la cromatina con el huésped. Pueden verse como enemigos escondidos en casas. ¿Qué hace que estas casas sean distintas de las que albergan genes codificantes de proteínas? - El material utilizado para construir estas casas es diferente: encierra a los transposones de manera que no pueden salir y multiplicarse", afirma Frédéric Berger. El mecanismo de silenciamiento descrito no afecta a los fragmentos de genes saltarines que han perdido su capacidad de transposición independiente, ni tampoco a los genes codificantes de proteínas. Frédéric Berger no duda en describir el mecanismo con cierto humor: "Básicamente, la estrategia es: encerrar a tu enemigo en bloques de construcción hechos de material especial y enviarlo al infierno".
Enviados al infierno empaquetados por DHL
La asociación con el infierno proviene de "Hells", el nombre del ortólogo humano del DDM1 de Arabidopsis. Los investigadores proponen una nueva clase de remodeladores de la cromatina, agrupando a DDM1 y Hells junto con su ortólogo de ratón Lsh, que denominan "DHL". Los remodeladores de la cromatina DHL muestran sitios de unión conservados para las variantes de las histonas. Además, los tres remodeladores se han asociado con la inestabilidad genómica y la enfermedad en sus respectivos organismos, en caso de que las mutaciones conduzcan a su pérdida de función.
Los remodeladores DHL controlan la dinámica de los transposones
DDM1 es el factor clave para "camuflar" los TEs lejos de la maquinaria transcripcional utilizando "bloques de construcción" especiales que impiden su reconocimiento. Preguntado por el impacto más amplio de este novedoso mecanismo, Frédéric Berger afirma: "Los ortólogos de DDM1 en los mamíferos depositan la variante del ortólogo H2A.W, macroH2A, que ha sido implicada en varios síndromes y cánceres humanos. Una mejor comprensión del mecanismo de acción de esta clase de proteínas de unión a las histonas hará avanzar nuestra comprensión de la dinámica del genoma con repercusiones en la medicina y la evolución".
Ingeniería de los mecanismos de silenciamiento en la levadura
Frédéric Berger, que ha recibido financiación de la beca "1000 Ideen" para la investigación de alto riesgo del Fondo Austriaco para la Ciencia (FWF), ya está investigando las propiedades emergentes de estas variantes de histonas y remodeladores de la cromatina e ingeniando nuevas vías de silenciamiento en la levadura basadas en el H2A.W y el DDM1 de Arabidopsis.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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